Effect gewas op verdamping en uitdroging

Samenvatting van een literatuurstudie [bronnen].

Het effect van beheermaatregelen beweiden of maaien op de verzadigingsgraad van de bovenste meter heeft volgens Van de Akker e.a. (2013) bij een wortellengte van 35 cm. meer invloed bij veenkades dan bij kleikades, omdat veen makkelijker water uit de bodem kan leveren. De sterkste afname van de verzadigingsgraad van de bovenste meter treedt volgens Oostindie (2012) op bij veen(achtige) bodem bij een grote grondwaterdiepte (150 cm) en diepe doorworteling (70 cm.), vergeleken met eenzelfde bodem met kortere wortels en hoger grondwater. Toplagen van klei hebben een gunstige invloed op de verzadigingsgraad van de bovenste meter bodem, de klei gaat verdamping tegen. Een veldstudie van Effing (2014) bevestigt beide modelstudies, hij trekt de voorzichtige conclusie dat het bodemvocht in een kleikade op 30 cm. diepte constanter blijft bij maaien dan wanneer niet wordt gemaaid.

Volgens Van den Akker e.a. (2013) verdroogt gras sneller op kleikades doordat de vochtaanvoer bij klei gelimiteerd is. Maar: door verdroging kan korter gras sneller en ernstiger schade ondervinden dan langer gewas. Omdat het effect van gewaslengte weinig invloed heeft op de verdroging van kleikades moet de beheerder in dat geval een keuze maken: verwaarloosbaar meer verdamping door langer gewas, of kans op meer schade aan de grasbekleding door maaien of beweiden.

De mate van scheurvorming is moeilijk direct te relateren aan de mate van verdamping, of aan de verzadigingsgraad van de bodem. Scheurvorming wordt door een veelheid van factoren bepaalt: krimpgevoeligheid van de bodem, mate van rijping, ligging in het profiel, aanwezigheid van objecten of opgaande beplanting, enz. Van den Akker (2013)  concludeert o.m. dat de verzadigingsgraad geen zuivere maat is voor de scheurbreedte.

Op deze studies kunnen de volgende vuistregels voor verdamping worden gebaseerd:

Achtergronden

De verdamping bestaat uit twee componenten:

• Gewasverdamping (transpiratie)
• Bodemverdamping (evaporatie)

Van invloed op de totale verdamping zijn de hoeveelheid beschikbaar bodemvocht, de diepte van het freatisch vlak, de worteldiepte, wortelmassa en wortelpatronen, de bedekking door vegetatie, de hoeveelheid of lengte van de bladeren, de vitaliteit van de bladeren, de beheervorm (intensiteit beweiden / maaien of niets doen), het bodemmateriaal, de doorlatendheid van de grond.

Door deze vele factoren is het al moeilijk om in zijn algemeenheid te zeggen of veel of weinig, lang of kort gewas gunstig is voor de kade.

In de eenvoudige figuur hiernaast staan de variabelen die verdroging bepalen. De combinaties van A-F bepalen hoe verdroging van het gewas en van de bodem verlopen.

• A= lang gewas,
• B= gemaaid of beweid gewas,
• C = verdroogd gewas,
• D = ondiep wortelend,
• E = wortels tot vochtige zone,
• F = wortels tot grondwater

De hoeveelheid verdamping wordt bepaald door zon en wind. De overgangen van droog tot grondwater in de bodem fluctueren en zijn geleidelijk.

In een modelstudie van Alterra [Oostindie e.a., 2012] is voor de verdroging van de bovenste meter grond (verzadigingsgraad) gerekend met verschillende beheervormen: beweiden, maaien met verschillende frequenties of niets doen. Het model rekent met een situatie waarin een kunstmatige grondwaterstand de capillaire opstijging in de veenkade goedmaakt.

De grootste uitdroging treedt op in een profiel zonder kleidek, met diepe doorworteling (0,70 m.), lage grondwaterstand (150 cm diepte) en geen begrazing of maaiwerkzaamheden. De gewasverdamping is in dat geval dominant over bodemverdamping. De bodemverdamping neemt sterk af zodra de bovenste laag is uitgedroogd. Bij een diepe doorworteling het gewas kort houden door dagelijks begrazing of wekelijks maaien heeft een gunstige invloed om verdamping tegen te gaan. Bij een ondiepe doorworteling ( 0,10 m.) hebben de verschillende beheervormen weinig invloed op de afname van de relatieve verzadigingsgraad van de bovenste meter.

De conclusies van Oostindie e.a. zijn:

“De scenario berekeningen met het model maken duidelijk dat er een gunstige werking uitgaat van het aanwezig zijn van een kleidek. Het is ook duidelijk geworden dat een zo kort mogelijk gewas de transpiratie maximaal reduceert. De evaporatie is bij een kort gewas wel hoger, maar deze verhoging is slechts tijdelijk omdat tijdens het uitdrogen van de bovenste laag van het profiel de evaporatie sterk wordt gereduceerd. Bij een ondiepe beworteling hebben de verschillende beheersmaatregelen weinig of geen effect. Bij een bewortelingsdiepte van 30 cm worden de effecten van het beheer waarneembaar. Deze effecten worden sterker naarmate het grondwater zich op een dieper niveau bevindt en ook bij een toenemende bewortelingsdiepte. Het zo kort mogelijk houden van het gewas kan door middel van begrazen c.q. beweiden gebeuren. Bij wekelijks maaien worden effecten waarneembaar bij een bewortelingsdiepte vanaf 50 cm diepte, maar deze staan in geen verhouding tot de effecten die optreden bij dagelijkse beweiding. De overige beheersmaatregelen leveren nauwelijks een positief effect op voor de verzadigingsgraad.” (p. 18)

De exacte reden van het gunstige effect van het kleidek wordt niet verklaard.

Een andere studie van Alterra (Van den Akker e.a., 2013) dat aansluit bij Oostindie vergelijkt de verzadigingsgraad op een veen- met een kleikade. De worteldiepte is na veldwaarnemingen gehouden op 35 cm. Uit de berekende verzadigingsgraden van de bovenste meter blijkt dat er verschillen optreden bij de beheervormen 5x beweiden en 2x maaien tijdens het groeiseizoen maart-oktober. “Een verklaring voor het feit dat bij de veenkades wel een effect van beweiden optrad en bij de kleikades niet, is dat het veen voortdurend en vrij gemakkelijk water kan blijven leveren, terwijl de vochtaanvoer bij de klei gelimiteerd is door de beperkte hoeveelheid die er in zit en door de lage doorlatendheid waardoor de capillaire nalevering beperkt is. Het gras zal op de kleikade dan ook eerder last hebben van de droogte en misschien zelfs verdorren, waardoor de verdamping beperkt wordt. (pag. 48-49)” “Het vermoeden bestaat dat bij veen de graswortels uiteindelijk ook veel dieper gaan wortelen dan in klei, bij de veenkades in Wilnis was de bewortelingsdiepte ca. 50 cm. (pag. 53)”

“De verschillen in uitdroging van de kleikades zijn bij de verschillende beheervarianten voor het gras minimaal, dus is het de vraag of hierin veel energie moet worden gestoken. Een grasbeheer waarbij wordt gestreefd naar het zo kort mogelijk houden van het gras door frequent maaien of beweiden levert de minste verdamping op en verdroging van de kleikade. Het gras wordt hierdoor wel erg kwetsbaar en zal snel verdrogen. Voor de verdamping is dit gunstig, echter voor de erosiebestendigheid ongunstig. Met moet dus een compromis vinden tussen de beperking van de verdamping en de erosiebestendigheid van de kade (pag. 59).”

 Overigens constateert deze studie een verschil in wortelmassa tussen een begraasde en gemaaide kade, maar leggen ze de oorzaak van dat verschil niet bij het verschil in beheervorm maar bij de bodemeigenschappen van de wortelzone.

De veldstudie van Waterschap Rivierenland op droogtegevoelige kades ondersteunt deze modelstudie (Effing, 2014), namelijk dat de aanwezigheid van gewas leidt tot sterkere vochtfluctuaties. De metingen zijn verricht op kades met een bovenlaag van klei. Effing is voorzichtig in zijn conclusies vanwege het beperkt aantal locaties en verschillen in de samenstelling van de toplaag.

“Is het maaien van vegetatie op de kering van invloed op het mechanisme uitdroging? Metingen van het bodemvocht in de toplaag tot 30 cm onder maaiveld lijken erop te wijzen dat maaien ertoe leidt dat het bodemvocht veel constanter blijft dan wanneer niet wordt gemaaid. Daarmee kan de hypothese worden geponeerd dat maaien de toplaag van de kade minder gevoelig voor droogte maakt dan wanneer de vegetatie mag blijven groeien.

Een correlatie tussen bodemvocht in diepere lagen onder de kade en maaien is niet aangetoond. In het meetjaar 2014 worden de meetlocaties omgedraaid. In 2013 werd locatie 1 niet gemaaid en in 2014 wordt wel gemaaid. Voor locatie 2 geldt dat in 2013 wel werd gemaaid en in 2014 wordt dat niet gedaan (par 9.8).”

Opmerking: Effing meet op een andere diepte, namelijk 0,30 m. dan de andere studies waar de laag tot 1 m. wordt onderzocht. Effing onderzoekt het bodemvocht, dat is het water dat zich in de poriën tussen bodemdeeltjes bevindt, boven het grondwaterniveau. De andere studies onderzoeken de relatieve verzadigingsgraad: de mate van aanwezige verzadiging afgezet tegen de potentiële verzadiging.

Dit alles wordt ook bevestigd in Van der Zee & Frissel, 2014:

“Op basis van een kleine steekproef in het beheergebied van Delfland (10 locaties), literatuuronderzoek en interviews met dijkbeheerders en inspecteurs zijn voorzichtige conclusies (vanwege de beperkte omvang) getrokken:

• Locaties met scheuren hebben vaker een hooibeheer, locaties zonder scheuren worden vaker beweid of kennen een gazonbeheer.
• Hooibeheer lijkt voor meer uitdroging te zorgen dan beweiden (grotere verdamping).
• Locaties met scheuren hebben bodems met een lager % zand dan locaties zonder scheuren. In het algemeen: hoe meer lutum en organische stof, hoe meer krimp. Op kades waar erosiebestendigheid minder speelt, kan overwogen worden om klei met een hoger percentage zand (klasse 2 of 3 klei) te gebruiken om de kans op scheurvorming te verkleinen.
• Veel locaties zijn oppervlakkig beworteld, vanuit erosiebestendigheid matig tot slecht. Bij de onderzochte regionale kades speelt erosiebestendigheid echter geen grote rol omdat deze zijn ontworpen op basis van een laag overslagdebiet.
• Locaties met bomen hebben aantoonbaar meer wortels in de diepere bodemlagen. Dit kan voor meer verdamping zorgen en scheurvorming bevorderen. (pag. 5)”